围绕能量采集IC的竞赛正在上演,未来前景看好

2007-10-25 08:32:47来源: 电子工程专辑

能够从所处环境中采集能量的系统已经存在了,其中最为人所知的可能是自供电的手表。但是,现在的IC已经能以和石英电子手表差不多的功耗执行尖端的功能,因此催生了一场开发能量采集技术和标准的竞赛。在很多应用中,环境自身可以通过温度差异、振荡或光线来能够提供所需的能量。

由于能量采集器一般需要很长时间才能够采集到很少的能量,而这些能量随后又会被传感器上的数据传输系统损耗,因此在很多情况下采集器都带有一个电容器来作为能量存储子系统。在飞机制造、个人健康监控系统或防入室盗窃检测系统等各种应用中,能量采集-或者说能量积聚,将形成一个规模可能达到数十亿美元的市场。

柏林研究咨询公司VDI/VDE Innovation + Technik GmbH“独立微系统”研究项目负责人Marco Voigt表示,由于能量采集的重要性,已经被德国联邦政府纳入其总值5亿欧元(约6.85亿美元)的研究支持项目中。

有关能量采集的研究已经展开了。例如,Fraunhofer集成电路研究院(简称Fraunhofer IIS)就展出了一个基于半导体的热力发电机(TEG),可以将温差转换成电能。这一设备佩带在人身上,利用人体热量作为能量来源。Fraunhofer IIS管理经理Peter Spies表示,这一设备可用于医疗监控装置中。


利用人体热量来产生电能的Fraunhofer能量采集器

另外,IMEC荷兰分部最近也在利用压电效应来开发一个能源采集设备。该设备将机械振荡转换成大约40mw的电能。

IMEC研究人员Bert Gyselinckx表示,如今的压电元件所用的材料都是锆钛酸铅(PZT)。但是,这一材料在大规模生产时是很难处理的。他希望这一问题能在未来五年内解决,而压电能量采集器也能实现工业化生产。

还有一些公司则已经取得了更大的进展。比如,Perpetuum公司的能量采集器就已经进入了工业化生产阶段。该公司的CEO Roy Freeland表示:“我们主要是通过一个圈磁体系统来将振荡转换成电能。”

Freeland将振荡能和动能区分了开来。他说:“按照我们的定义,动能的频率只有大约1Hz,是非常低的,和心跳频率差不多。”Perpetuum公司目前在开展的一个动能研究项目-用于病人监测系统的能量采集器,就是利用了这一点。目前Perpetuum公司的能量采集系统产量不高,而另一家公司则已经进入了大规模生产。

EnOcean公司 (Germany)已经在供应电力动态能量转换器,这种转换器与开关无线连接,因此开关可以放置于室内的任何地方,不需要通过线连接到电网,也不需要电池。按动按键所需的能量被转换成无线发射器的电能,该发射器可以触发电路来开启室内的灯光。EnOcean公司营销经理Zeljko Angelovski表示,虽然这种产品可能会被看作是种摆设,但该公司已经卖出了数万台。

除了无线灯光开关,EnOcean还生产热能和太阳能采集器。该公司的热量采集器于今年7月发布,启动电压为10mV,远低于其它产品所需的启动电压。

但是,能量采集器的突破并没有到来。Wicht公司的分析人士Bouchaud表示,从数量上来看,这一技术的最大市场应该是轮胎气压监控系统(TPMS),预计应用于MEMS技术的TPMS系统将在2012年左右开始飞速发展。传统的TPMS是采用昂贵且笨重的电池来供电的,这也是TPMS中成本最大的组件。而新型TPMS则采用了振荡能量采集器,可以从轮缘上移动到轮胎内部,以获得除压力之外的更多信息,使得智能化轮胎能采集并发送轮胎气压、牵引力、磨损、温度等更多数据。

关键字:采集  电容  存储  系统

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/news/analog/200710/16443.html
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